フローセンシングアプリケーションのための単一ポリビニリデンフルオライド（PVDF）ナノファイバーの特性評価

ポリビニリデンフルオライド（PVDF）ベースの圧電ナノファイバーのセンサおよびアクチュエータとしての使用が過去に広く報告されています。しかし、ほとんどの場合、PVDF圧電ナノファイバーのマットがセンサアプリケーションに使用されています。本研究は、単一のエレクトロスパンされたPVDFナノファイバーを基本的に特性評価し、ナノエレクトロメカニカルセンサー（NEMS）用のセンサー要素としての応用を示します。PVDFナノファイバーマットは遠方場エレクトロスピング（FFES）プロセスによってスパンされ、走査型電子顕微鏡（SEM）イメージング、ラマン分光法、FTIR分光法を用いて完全な材料特性評価が行われました。特別に設計されたMEMS基板上に単一の懸垂ナノファイバーをスパンするための最適化されたレシピが開発され、単一のPVDFナノファイバーのナノ機械的および電気的特性評価を可能にしました。単一の懸垂ナノファイバーを使用して、ナノファイバーの圧電係数（d33）を-58.77 pm/Vとして特定するための電気的特性評価が行われました。また、ナノインデンターを使用した機械的特性評価により、ヤング率と硬度がそれぞれ2.2 GPaおよび0.1 GPaであることが明らかになりました。最後に、単一のPVDFナノファイバーをセンサー要素として利用してNEMSフローセンサーを形成するアプリケーションが示されました。単一ナノファイバーフローセンサーは、さまざまな振動フロー条件下でテストされました。